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電磁流量計基波平均值的信号调理方法和间歇激磁方法
 電磁流量計在信号调理过程中会出现信号失真、信号被放大的问题,并且仪表测量误差也会随运行时间的增加而变大,为了解决这些问题,本文提出了電磁流量計基波平均值的信号调理方法和间歇激磁方法,检定结果表明一该种方法的有效性。        
  電磁流量計是应用范围***为广泛的导电介质(液体)体积流量计量器具。目前国内很多厂家都在生产相应的产品,如天津工业大学生产的LDZ一体化智能電磁流量計,上海光华爱而美特仪器有限公司生产的SCAIc電磁流量計,西源仪表厂生产的LDZ一4A电磁流量转换器和LDE型系列電磁流量計等。这些流量计在化工,矿冶,钢铁,煤炭,水利水工,给排水等工业流程及污水排放中获得广泛应用ll],但科技查新显示,这些产品在使用时还存在很多问题:如有的测量范围不高于1:20,测量的***低流量仅为0.4化己s,而低于此值的测量精度很难满足测量要求,有的只采用普通电路模块及信号调理技术,测量精度仅为,流速范围仅达l:40,为0.3一12m/s。国内市场中的国外产品主要以Fisher0Rosemount0Endress+Hauser、Yakogawa等国外大公司的产品为主,这此产品虽然在测量范围、测量精度等指标上优于国内产品,但其产品为西文操作方式,难于掌握,且操作复杂,价格昂贵,因此很难满足国内市场要求。
  针对这种现状,我们对日本、德国、美国及国内产品的技术资料进行了深人的研究,分析发现很多電磁流量計的信号处理方法为峰值采样,电容隔离(或补尝)双极性分时滤波与数字滤波相结合的双重滤波技术,此种技术不能很好解决感应信号失真和信号被放大等问题,另外我们还发现国内有些产品在经过现场一年运行后,仪表的测量误差会超过规定值l的多倍,出现严重的不合格的现象;因此扭寸于上述问题我们开展了研究,并提出解决方案,现论述如下。
電磁流量計
  2基波平均值法信號調理
  2.1基本工作原理
  電磁流量計的基本框图如图1所示。
  由法拉第電磁感應原理可知,當流過測量導管的導電流體以流速護作切割磁感應強度爲B的磁力線運動時(見圖l傳感器部分),則在一對檢測電極之間檢測的感應電動勢E所産生的電壓U與磁感應強度B、液體流量Q之間的關系爲:
  當激磁電流恒定時,磁感應強度B爲常值,故U與Q成線性關系,測t出電壓值並經過電路轉換後,即可得出體積流量l3]。
  2.2基波平均值法信號調理
  上述一對檢測電極之間檢測的感應電動勢是毫伏數量級的弱信號,並且亞加了多種頻率的噪聲,表示爲
  如前所述,采用電容隔離法來抑制零點漂移的,圖l中所示信號前裏差動放大器抑制共模,經過電容禍合後經交流放 大器放大,于圖4中的與時刻進行采樣保持,經直流放大後輸出,其整機的放大倍數爲k。
  這種電路結構簡單,對高頻可以起到有效的抑制作用,但我們的實驗結果表明,該電路的抗能力特別差。爲此,本文提出一種基波平均值轉換的信號調理方法,其結構框圖如圖2所示.
  3間歇激磁
  前言中提到,國內有的産品在經過大約一年的現場運行以後,儀表的測t誤差會大大超過規定值,經現場技術人員和專家共同分析得出,其原因是又翻教磁電路的激磁方式和激磁功耗沒有很好地綜合考慮,引起溫度不穩定造成的。目前,國內外一般采用矩形波激磁,如圖3所示,但在恒流源上會産生較大的壓降,增加工耗.爲此我們采用間歇激磁方祛來降低功耗(見圖4)
  上述研究成果已应用于我们研发的智能一体電磁流量計之中,取得较理想的效果。检定结果如表l所示:
  本文提出了基波平均值的轉換方法,即采用窄帶濾波的方法提取出信號的基波分量,並求其平均值,在此過程中還較好地濾除了信號中的和噪聲分雖,提高了流量信號的了卻噪比,有效提高電磁流誣廿t的抗能力。並提出了間歇激磁方法,有效陽氏了激磁功耗,抑制了溫升。使産品在測t範圍,測量精度和重複性等重要指標上均取得了顯著提高。但在零點特性動態響應方面還不完善,這可與雙頻激磁聯合應用以提高其性能,此種方法還有侍于進甲步研究。
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